油菜是我国最重要的油料作物之一,但近年来,由于生产成本的迅速增加以及与进口油料产品之间的竞争加剧,油菜的种植效益下滑,油菜产业陷入了发展瓶颈。种子中油脂的主要成分是甘油三酯(Triacylglycerol,TAG),由甘油骨架和脂肪酸链两部分组成,脂肪酸是其中可变的部分,脂肪酸的组成直接决定了油脂的理化性质以及相应的用途。通过对特定基因的遗传调控,精准改良菜籽油的脂肪酸组成,以满足不同工业领域和食品加工方式对油脂的不同需求,有助于提高油菜的综合利用价值和经济效益。脂肪酸延伸酶1(FATTY ACID ELONGASE 1,FAE1)、脂肪酸去饱和酶2(FATTY ACID DESATURASE 2,FAD2)和脂肪酸去饱和酶3(FATTY ACID DESATURASE 3,FAD3)是调控油脂脂肪酸组成的3个关键酶,本研究以4个不同遗传背景的油菜种质作为受体材料,利用CRISPR-Cas9技术和种子特异性过表达技术对上述3个酶的编码基因表达进行调控,同时结合传统育种技术,从而实现降低高芥酸(C22:1)菜籽油中的芥酸含量、进一步提高高芥酸菜籽油中的芥酸含量、提高双低菜籽油中的油酸(C18:1)含量以及提高菜籽油中的α-亚麻酸(α-linolenic acid,ALA,C18:3)含量这4个主要研究目标。本研究通过在高含油量高芥酸含量的种质中敲除Bn FAE1获得了芥酸含量为零但含油量无显著降低的株系;通过在双低油菜品种中双11中过表达来自高α-亚麻酸作物亚麻荠的FAD2和FAD3使菜籽油中的α-亚麻酸含量上升到了30%,将过表达系杂交后筛选到多个α-亚麻酸含量高于33%的杂交系;在高含油量高芥酸种质和中双11中分别敲除Bn FAD2,预期可以分别提高芥酸含量和油酸含量,但在T0代种子中未观察到相应表型,有待在T1株系中的进一步研究。油菜脂肪酸改良由来已久,本研究从四个不同角度入手,利用生物技术手段对菜籽油的脂肪酸组成进行综合改良,同时探讨特定脂质代谢关键基因的表达变化是否会对含油量产生影响。研究成果将为油菜脂肪酸改良提供育种材料和理论支撑,对于拓展菜籽油的应用范围、提高菜籽油的价值具有重要意义。